Question

小明家里的方形玻璃魚缸長80cm，寬40cm，高30cm，水深25cm，魚缸本身質(zhì)量為5kg，放在靠窗的水平臺面上．如圖，有一束與水平面成30°角的光斜射入魚缸的水中，發(fā)生反射和折射現(xiàn)象
（1）請你畫出反射光線并標出反射角度，并大致畫出折射光線的路徑．
（2）如果忽略玻璃的厚度，魚缸中的水有多重？
（3）臺面所受的壓力是多大？請在圖中畫出此力的示意圖．
（4）魚缸對桌面的壓強是多大？

Answer 1

解：（1）過入射點做法線，由于入射光線與水面的夾角為30°，所以入射角為60°，根據(jù)光的反射規(guī)律做出反射光線．答案如下圖所示．

（2）魚缸內(nèi)水的體積V=0.8m×0.4m×0.25m=0.08m³，
G_水=mg=ρVg=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.08m³=800N．
答：魚缸中的水重800N．
（3）G_缸=m_魚缸g=5kg×10N/kg=50N，
則臺面所受的壓力N=G_總=G_水+G_缸=800N+50N=850N．
此力的示意圖如下：

答：臺面所受的壓力是850N．
（4）S=0.8m×0.4m=0.32m²，
P====2656.25 Pa．
答：魚缸對桌面的壓強是2656.25 Pa．
分析：（1）過入射點做出法線，然后根據(jù)光的反射規(guī)律和折射規(guī)律做出對應(yīng)的反射光線和折射光線．注意入射角和反射角大小的標注．
（2）已知玻璃魚缸長80cm，寬40cm，高30cm，水深25cm，可求出魚缸內(nèi)水的體積，利用m=ρV可求出水的體積，再根據(jù)G=mg可求出其重力．
物體對桌面的壓力F的作用點在接觸面，方向是垂直桌面向下．
（3）臺面所受的壓力即為魚缸和水的總重力，（2）已經(jīng)求出水的重力，再根據(jù)魚缸的質(zhì)量，利用G=mg求出魚缸的重力，二者相加即可．
（4）已知魚缸重力和水的重力即對桌面的壓力，又知方形玻璃魚缸長80cm，寬40cm，可知受力面積，利用壓強的公式P=即可計算壓強．
點評：（1）本題考查了對壓強公式的理解和應(yīng)用．對處理液體壓強和固體壓強，處理的方法不同．利用的公式也不同．本題也考查了力的圖示的畫法．力的圖示要把力的作用點和方向表示出來．
（2）在兩種透明介質(zhì)的界面上，反射和折射一般是同時發(fā)生的，反射與入射在同種介質(zhì)中，折射與入射在兩種介質(zhì)中，反射角等于入射角，光由空氣斜射入其它透明介質(zhì)中時，折射角小于入射角，光由其他透明介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角．